盐城市2024届高三化学二轮专题复习讲义（03）-专题一第三讲 氧化还原反应

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【复习目标】
1．认识有化合价变化的反应是氧化还原反应，了解氧化还原反应的本质。
2．知道常见的氧化剂和还原剂，掌握氧化还原反应的基本规律。
3．运用氧化还原反应基本知识及规律解决实际问题。
【重点突破】
1．氧化还原反应规律。
2．氧化还原反应规律的实际应用。
【真题再现】
例1．（2022·北京·高考真题）下列物质混合后，因发生氧化还原反应使溶液pH减小的是
A．向NaHSO4溶液中加入少量BaCl2溶液，生成白色沉淀
B．向NaOH和Fe(OH)2的悬浊液中通入空气，生成红褐色沉淀
C．向NaHCO3溶液中加入少量CuSO4溶液，生成蓝绿色沉淀[Cu2(OH)2CO3]
D．向H2S溶液中通入氯气，生成黄色沉淀
解析：A项，向NaHSO4中加入少量BaCl2溶液，实际参与反应的只有硫酸根离子和钡离子，忽略体积变化，H+的浓度不变，其pH不变，错误；B项，向 NaOH 和 Fe(OH)2 的悬浊液中通入空气，虽然有氢氧化亚铁被氧化成了红褐色的氢氧化铁，其方程式为4Fe(OH)2+2H2O+O2=== 4Fe(OH)3，该过和中会消耗水，则增大了氢氧根离子的浓度，pH会变大，错误；C项，向NaHCO3 溶液中加入少量 CuSO4 溶液，生成蓝绿色沉淀 [Cu2(OH)2CO3]，其中没有元素的化合价发生变化，故没有氧化还原反应，错误；D项，向H2S中通入氯气生成HCl和单质硫沉淀，这个氧化还原反应增大了H+的浓度，pH减小，正确。
答案：D。
例2．（江苏高考题整合）：
（1）（2023·江苏高考) 在催化剂作用下MgSO3被O2氧化为MgSO4。已知MgSO3的溶解度为0.57g（20℃），O2氧化溶液中SOeq \\al(2－,3)的离子方程式为__________；
（2）（2022·江苏高考) 实验室以二氧化铈(GeO2)废渣为原料制备Cl-含量少的Ge2(CO3)3，其部分实验过程如下：
“酸浸”时GeO2与H2O2反应生成Ge3+并放出O2，该反应的离子方程式为 。
（3）（2022·江苏高考) “Fe—HCOeq \\al(－,3)—H2O”“热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收CO2制得的NaHCO3溶液反应，生成H2、HCOONa和Fe3O4；Fe3O4再经生物柴油副产品转化为Fe。实验中发现，在300℃时，密闭容器中NaHCO3溶液与铁粉反应，反应初期有FeCO3生成并放出H2，该反应的离子方程式为 。
（4）（2021·江苏高考）400℃时，将一定比例H2、CO、CO2和H2S的混合气体以一定流速通过装有ZnFe2O4脱硫剂的硫化反应器。硫化过程中ZnFe2O4与H2、H2S反应生成ZnS和FeS，其化学方程式为 。
（5）（2020·江苏高考）CO2催化加氢。在密闭容器中，向含有催化剂的KHCO3溶液（CO2与KOH溶液反应制得）中通入H2生成HCOO－，其离子方程式：____________________。
答案：（1）2 eq SO\\al(2－,3)+O2eq \(=====,\s\up7(催化剂))2 eq SO\\al(2－,4)
（2）2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；
（3）
（4）ZnFe2O4+3H2S+H2eq \(=====,\s\up9(400℃))ZnS+2FeS+4H2O
（5）HCOeq \\al(－,3)+H2==HCOO-+H2O
例3. 化学反应计算及循环转化图（江苏高考题整合）：
（1）（2023·江苏卷）金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)+2H2S(g)===CS2(g)+4H2(g)，既可以除去天然气中的H2S，又可以获得H2。下列说法正确的是
A．该反应的△S＜0
B．该反应的平衡常数K=eq \f(cCH4·c2H2S, cCS2·c4H2)
C．题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为H2S中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间发生作用
D．该反应中每消耗1ml H2S，转移电子的数目约为2×6.02×1023
（2）（2022·江苏化学）“热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。
电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有_______(填元素符号)。
（3）（2021·江苏化学）图2所示机理的步骤(i)中，元素Cu、Ce化合价发生的变化为___。
（4）（2018·江苏化学，16）Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝________。
解析：（1）A项，左侧反应物气体计量数之和为3，右侧生成物气体计量数之和为5，△S＞0，错误；B项，由方程形式知，K=eq \f(cCH4·c2H2S, cCS2·c4H2) ，错误；C项，由题图知，经过步骤Ⅰ后，H2S中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间形成了作用力，正确；D项，由方程式知，消耗1ml H2S同时生成2 ml H2，转移4mle－，数目为4×6.02×1023，错误。（2）电解后，经热水解得到的HCl和热分解得到的CuCl等物质可循环使用，从图中可知，热分解产物还有O2，从详解①中得知，进入热水解的物质有，故发生化合价变化的元素有Cu、O。（3）图2所示机理的步骤(i)中CO结合氧元素转化为二氧化碳，根据Cu、Ce两种元素的核外电子排布式可判断元素Cu、Ce化合价发生的变化为铜的化合价由+2变为+1价，铈的化合价由+4价变为+3价。（4）设参加反应的FeS2与Fe2O3的物质的量分别为x、y，由电子守恒有：(8/3 －2)x ＋ 5×2x ＝ (3－ 8/3) ×2y，解得x∶y＝1∶16。
答案：（1）B
（2）Cu、O
（3）铜的化合价由+2变为+1价，铈的化合价由+4价变为+3价
（4） 1∶16
小结：守恒法解题的思维流程
（1）找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
（2）找准一个原子或离子得失电子数（注意化学式中粒子的个数）。
（3）根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)
【知能整合】
【体系再构】
【随堂反馈】
基础训练
1．下列叙述不涉及氧化还原反应的是
A．谷物发酵酿造食醋 B．小苏打用作食品膨松剂
C．含氯消毒剂用于环境消毒 D．大气中NO2参与酸雨形成
2．明代《徐光启手迹》记载了制备硝酸的方法，其主要流程(部分产物已省略)如下：
下列说法错误的是
A．FeSO4的分解产物X为FeOB．本流程涉及复分解反应
C．HNO3的沸点比H2SO4的低D．制备使用的铁锅易损坏
3．关于化合物FeO(OCH3)的性质，下列推测不合理的是
A．与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O
B．隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O
C．溶于氢碘酸(HI)，再加CCl4萃取，有机层呈紫红色
D．在空气中，与SiO2高温反应能生成Fe2(SiO3)
4．某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4“固定”，能高选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后，经处理能全部转化为HNO3。原理示意图如下。
已知：2NO2(g) N2O4(g) ΔH＜0，下列说法不正确的是( )
A．温度升高时不利于NO2吸附
B．多孔材料“固定”N2O4，促进2NO2(g) N2O4(g)平衡正向移动
C．转化为HNO3的反应是2N2O4+ O2+2H2O===HNO3
D．每获得0.4ml HNO3时，转移电子的数目为6.02×1022
拓展训练
5．由下列实验操作及现象，不能得出相应结论的是
6．甲烷直接氧化制甲醇是富有挑战性的课题，Sen等在CF3COOH水溶液中成功将甲烷转化为CF3COOCH3(水解生成CH3OH)，其反应机理如图所示，下列说法正确的是( )
A．上述反应的总反应式：CH4＋CF3COOH＋eq \f(1,2)O2→CF3COOCH3
B．CF3COOCH3水解生成CH3OH的反应式：CF3COOCH3＋H2O→CF3COOH＋CH3OH
C．Pd2＋是该反应的中间产物
D．每生成1 ml CH3OH，消耗O2的体积为11.2 L
7．黏土钒矿中，钒以＋3、＋4、＋5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。加入MnO2和30%的H2SO4进行“酸浸氧化”，在“酸浸氧化”中VO＋和VO2＋被氧化成VOeq \\al(＋,2)，同时还有______离子被氧化。写出VO＋转化为VOeq \\al(＋,2)反应的离子方程式： 。
8．（1） Cl2O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl2反应来制备，该反应为歧化反应（氧化剂和还原剂为同一种物质的反应）。
上述制备Cl2O的化学方程式：__________________________。
（2） ClO2常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO2溶液。上述过程中，生成ClO2的反应属于歧化反应，每生成1 ml ClO2消耗NaClO2的量为_______ml。
（3） “84消毒液”的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是_______________（用离子方程式表示）。
【随堂反馈】答案
1．B 2．A 3．B 4．D 5.C 6．B
7．VO++MnO2+2H+===VO2++Mn2++H2O
8．（1）2Cl2+HgO===HgCl2+Cl2O
（2）1.25
（3）ClO-+Cl-+2H+===Cl2+H2O
【课后作业】
1．K2FeO4可与水发生反应4K2FeO4+10H2O===4Fe(OH)3(胶体)+8KOH+3O2↑。下列说法正确的是
A．氧化性：K2FeO4＜O2
B．K2FeO4可用作自来水的消毒剂和净水剂
C．K2FeO4可用作碱性K2FeO4-Zn电池的负极材料
D．常温常压下，该反应每生成22.4L O2，转移电子的数目为4×6.02×1023个
2．科学家发现某些生物酶体系可以促进和的转移(如a、b和c)，能将海洋中的转化为进入大气层，反应过程如图所示。下列说法正确的是
A．过程Ⅰ中发生氧化反应
B．a和b中转移的数目相等
C．过程Ⅱ中参与反应的n(NO)︰n(NHeq \\al(＋,4))=1︰4
D．过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为
3．在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是
A．含N分子参与的反应一定有电子转移
B．由NO生成的反应历程有2种
C．增大NO的量，的平衡转化率不变
D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
4．部分含Na或含Cu物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是
A．可存在c→d→e的转化
B．能与H2O反应生成c的物质只有b
C．新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基
D．若b能与H2O反应生成O2，则b中含共价键
5．稀有气体氙的氟化物(XeFn)与NaOH溶液反应剧烈，与水反应则较为温和，反应式如下：
下列说法错误的是
A．XeO3具有平面三角形结构B．OH-的还原性比H2O强
C．反应i～iv中有3个氧化还原反应D．反应iv每生成1mlO2，转移6ml电子
6．一些化学试剂久置后易发生化学变化。下列化学方程式可正确解释相应变化的是
7．已知：①KMnO4+HCl(浓)→KCl+ MnCl2+Cl2↑+ H2O(未配平)；
②检验Mn2+的存在：5 QUOTE S2O82-+ 2Mn2++8H2O=10 QUOTE SO42-+2 QUOTE MnO4- +16H+。
下列说法错误的是( )
A． QUOTE S2Oeq \\al(2－,8)中存在一个过氧键(-O-O-)，则其中硫元素的化合价为+6
B．反应①中还原剂与还原产物的物质的量之比为8∶1
C． K2S2O8与浓盐酸混合可得到黄绿色气体
D．反应②若有0.1 ml还原剂被氧化，则转移电子0.5 ml
8．《环境科学》刊发了我国科研部门采用零价铁活化过硫酸钠（Na2S2O8，其中S为+6价）去除废水中的正五价砷[As(V)]的研究成果，其反应机制模型如下图所示（SOeq \\al(－,4)·、·OH表示自由基）。设阿伏加德罗常数的值为NA。下列叙述错误的是
A．过硫酸钠中－2价氧与－1价氧的个数比为3∶1
B．若56g Fe参加反应，共有1.5NA个S2O82－被还原
C．碱性条件下硫酸根自由基发生反应的方程式为SOeq \\al(－,4)·+OH－=SOeq \\al(2－,4)+·OH
D．pH越小，越不利于去除废水中的正五价砷
9．钴的化合物用途广泛，可用于指示剂和催化剂制备。
（1）以CCl2溶液为原料，加入NH4HCO3和氨水，控制温度为50~60℃制备CCO3，其反应的离子方程式为 。
（2）钴有多种氧化物，其中C3O4可用作电极，若选用KOH电解质溶液，通电时可转化为COOH，其电极反应式为 。
（3）加热CCO3制备C3O4时有部分C2+转化为C3+。取1mlCCO3在空气中加热，反应温度对反应产物的影响如下图所示。写出800℃时发生反应的化学方程式 。
题17图 温度/℃
【课后作业】答案
1．B 2．D 3．D 4．B 5．A 6．D 7． B 8．B
9．（1）①C2++NH3·H2O+ HCOeq \\al(－,3)eq \(=======,\s\up9(50～60℃))CCO3↓+ NH4+ + H 2O
（2）C3O4− e－＋OH－＋ H2O＝3COOH
（3）2C3O4eq \(=====,\s\up9(800℃))6CO+O2↑ 选项
实验操作及现象
结论
A
Cl2通入淀粉-KI溶液中，溶液变蓝
氧化性：Cl2>I2
B
CO2通入苯酚钠溶液中，溶液变浑浊
酸性：碳酸>苯酚
C
SO2通入品红溶液中，溶液褪色
SO2具有氧化性
D
NH3通入滴有酚酞溶液的水中，溶液变红
氨水显碱性
与水反应
与NaOH溶液反应
i．2XeF2+2H2O===2Xe↑+O2↑+4HF
ii．2XeF2+4OH-===2Xe↑+O2↑+4F-+2H2O
iii． XeF6+3H2O===XeO3+6HF
iv．2XeF6+4Na++16OH-===Na4XeO6↓+Xe↑+O2↑+12F-+8H2O
A
硫酸亚铁溶液出现棕黄色沉淀
6FeSO4+O2+H2O===2Fe2(SO4)3+2Fe (OH)2
B
硫化钠溶液出现浑浊颜色变深
Na2S+2O2===Na2SO4
C
溴水颜色逐渐褪去
4Br2+4H2O===HBrO4+7HBr
D
胆矾表面出现白色粉末
CuSO4·5H2O=== CuSO4+5H2O